DE1456071C - Drehflügelblatt mit als Gasturbinenstrahltriebwerk ausgebildetem Antriebssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehflügelblatt mit von der Rotordrehachse radial entfernt eingebautem, als Gasturbinenstrahltriebwerk ausgebildetem Antriebssystem, dessen Welle in der Längsrichtung des Blatts liegt. Derartige Drehflügelblätter dienen als Antriebssystem für ein Drehflügelflugzeug, wie z. B. einen Hubschrauber.

Es ist bekannt, die aus einem oder mehreren Gasturbinenstrahltriebwerken bestehenden Antriebssysteme eines Hubschraubers nähe der Spitze der Drehflügelblätter einzubauen, und zwar auch derart, daß die gemeinsame Welle zwischen Verdichter und Turbine auf einem Radius des Rotordrehkreises liegt (vgl. den Bericht 33 der Deutschen Forschungsanstalt für Hubschrauber und Vertikalflugtechnik e. V., Bild 7,2, auf den Seiten 80 und 81 von W. Just vom Januar 1961). Diese Einbauart des Antriebssystems hat den Vorteil, daß sich dessen Achse beim Betrieb des Rotors unter dem Einfluß der Fliehkraft nicht verbiegen kann. Auch können die Lager der Achse dabei nicht unzulässig beansprucht werden. Es treten jedoch unter dem Einfluß der Fliehkraft in axialer Richtung Schubkräfte auf, und es ist das Ziel der Erfindung, diese Kräfte unschädlich zu machen.

Diese Aufgabe wird bei einem Drehflügelblatt der oben angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Welle an ihrem der Blattspitze zugekehrten Ende einen koaxialen Kolben aufweist, der in einem durch ein Druckmittel gespeisten Zylinder gleitet, wie an sich bekannt, wobei ein Druckmitteltank in einem solchen Abstand von der Rotordrehachse im Blatt angeordnet ist, daß in einer Verbindungsleitung zwischen dem Tank und dem Zylinder unter der Einwirkung der Fliehkraft ein Druckanstieg entsteht, der im Zylinder eine Gegenkraft auf den Kolben zum Ausgleich der auf die Welle übertragenen Zentrifugalkräfte erzeugt.

Hierdurch kann in einfacher Weise erreicht werden, daß auf den Kolben und somit auf die Welle stets ein Gegendruck ausgeübt wird, der dem jeweiligen Wert der auf die Welle wirkenden Fliehkraft funktionell zugeordnet ist und im gleichen Maße und gleichzeitig hiermit ansteigt und abfällt.

Vorzugsweise wird das Drehflügelblatt so ausgebildet, daß die Verschiebung des Kolbens in Richtung auf die Blattwurzel durch eine in der Seitenwand des Zylinders vorgesehene Ablaßöffnung begrenzt ist.

Weiterhin kann das Drehflügelblatt zweckmäßigerweise so ausgebildet werden, daß mit dem Zylinder eine Druckkammer verbunden ist, in der ein von der Welle angetriebenes Getriebe untergebracht ist, das eine Pumpe zum Zurückfördern des durch die Ablaßöffnung ausgetretenen Druckmittels in den Tank antreibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben.

F i g. 1 ist ein Grundriß eines Hubschraubers mit erfindungsgemäßen Rotorblättern;

F i g. 2 ist ein Schaubild des radial außenliegenden Teils eines derartigen Rotorblatts, und

F i g. 3 ist ein abgebrochener Querschnitt eines Teils des Aufbaus nach F i g. 2.

Ein Hubschrauber 10 hat Rotorblätter 11, deren radial innenliegende Enden drehbar um einen Mast 12 angeordnet sind.

Die Rotorblätter 11 werden durch Nebenstrom-Gasturbinenstrahltriebwerke 13 in Umlauf gesetzt |

(s. Fig. 3), die jeweils an der Spitze des betreffenden !

Rotorblatts 11 angeordnet sind. j

Jedes solche Gasturbinenstrahltriebwerk umfaßt in j Strömungsrichtung einen Verdichter 14, eine Ver- ] brennungskammer 15 und: eine Turbine 16; das Triebwerk 13 hat eine Einläßleitung 20, die sich von der Vorderkante des betreffenden Blatts 11 erstreckt, sowie eine sich zur Hinterkante des betreffenden

ίο Rotorblatts 11 erstreckende Auslaßleitung 21. Wie durch den Pfeil22 in Fig. 1 angedeutet, bewirken die aus den Auslaßleitungen 21 austretenden Strahlgase die Rotation der Rotorblätter 11 um den Mast

12 im Gegenuhrzeigersinn.

Ein Teil der vom Verdichter 14 jedes Triebwerks

13 verdichteten Luft strömt durch eine Umgehungsleitung 23; diese durch die Umgehungsleitung 23 durchströmende Luft trägt dazu bei, das Geräusch des Strahls aus den Auslaßleitungen 21 zu dämpfen.

ao Der Verdichter 14 und die Turbine 16 jedes Triebwerks sind auf einer gemeinsamen Welle 24 angeordnet. Diese gemeinsame Welle 24 erstreckt sich in Längsrichtung des Rotorblatts 11 und ist drehbar in Kugellagern 25,26 gelagert, welche in der Längsrichtung des betreffenden Blatts im Abstand voneinander angeordnet sind. TJas Lager 25 wird von einer Vielzahl von winkelmäßig versetzten Streben

27 getragen, die sich von einem äußeren Gehäuse

28 des Triebwerks erstrecken, wobei dieses äußere Gehäuse 28 innerhalb des Rotorblatts 11 befestigt ist.

Das Lager 26 sitzt auf einer Vielzahl von winkelmäßig versetzten Streben 30, die zu einem inneren Gehäuse 31 des Triebwerks führen. Die Lager 25, 26 haben eine gewisse Bewegungsfreiheit, so daß sich die Welle 24 in gewissen Grenzen axial bewegen kann.

Eine Hülse 33 ist am radial äußeren Ende der

gemeinsamen Welle 24 befestigt und bewegt sich mit dieser sowohl längsweise als auch in ihrer Drehung.

An ihrem von der gemeinsamen Welle abliegenden Ende hat die Hülse 33 einen in einem Zylinder 35 gleitenden Kolben 34. Auf der von der gemeinsamen Welle 24 abliegenden Seite 36 des Kolbens 34 kommuniziert der Zylinder 35 mit einer Kammer 37.
In jedem Rotorblatt 11 ist ein Öltank 40 montiert; dieser Öltank 40 kommuniziert mit einem Rohr 41, das konzentrisch in der gemeinsamen Welle 24 angeordnet ist und sich, durch den größeren Teil der Hülse 33 erstreckt, öl fließt von dem Öltank 40 durch das Rohr 41 in eine kegelförmige Kammer 42 im von der gemeinsamen Welle abliegenden Teil der Hülse 33. Die Kammer 42 kommuniziert über Bohrungen 43 ^j mit der Kammer 37.

In der Kammer 37 ist ein Zahnrad montiert; dieses ; Zahnrad 44 kämmt mit äußeren Zähnen 45 am Ende ; der Hülse 33, das von der gemeinsamen Welle 24 \ abliegt. Das Zahnrad 44 wird daher durch die Hülse 33 und somit durch die gemeinsame Welle 24 angetrieben. ,

Das Zahnrad 44 treibt eine .Welle 46 an, die ihrerseits ein Zahnrad 47 einer Zahnradpumpe 47, 48 an- ;

treibt. I

Der Zylinder 35 hat eine Ablaßöffnung 51, die ]

über einen Kanal 52 mit der an der gemeinsamen i Welle 24 liegenden Seite des Kolbens 34 kommunk j

ziert. Diese Ablaßöffnung, durch welche Druckmittel | aus der Kamer 37 entweichen kann, wird durch den | Kolben 34 freigegeben, wenn dieser eine vorbestimmte j Stellung im Zylinder 35 erreicht. ' ■ !

Claims (3)

Die Zahnradpumpe 47,48 ist eine Spülpumpe, welche das Öl nach dem Durchfließen durch die Ablaßöffnung 51 abzieht und durch ein Rohr 54 an den Öltank 40 zurückfördert. Beim Betrieb bewirken die aus den Abgasleitungen 21 der Triebwerke 13 austretenden Strahlen die Rotation der Rotorblätter 11 um den Mast 12 im Gegenuhrzeigersinn. Da die Triebwerke 13 an den Spitzen der Rotorblätter 11 angeordnet sind, unterliegt die gemeinsame Welle 24 jedes Triebwerks 13 großen Fliehkräften. Diese Fliehkräfte wirken jedoch in der Längsrichtung der gemeinsamen Welle 24 und üben daher kein Biegemoment auf die gemeinsame Welle 24 aus. Auch die Lager 25, 26 werden hierdurch nicht übermäßig belastet. Die Rotation der gemeinsamen Welle 24 jedes Triebwerks 13 bewirkt außerdem auch die Rotation des Zahnrads 44, das die Zahnpumpe 47, 48 antreibt, um durch die Ablaßöffnung 51 ausgetretenes öl an den Tank 40 zurückzufordern. Außerdem wird durch die Rotation der Rotorblätter 11 öl vom öltank 40 in die Kammer 37 geschleudert. Die Länge des Rohrs 41 ist derart, daß bei rotierenden Blätternil ein Fliehkraftdruckgefälle erzeugt wird, das genügt, um den Öldruck in der Kammer 37 bei allen Rotordrehzahlen mit der Fliehkraft in Übereinstimmung zu bringen, welche auf die gemeinsame Welle 24 einwirkt, so daß diese ausgewuchtet ist. Das bedeutet, daß der Druck des Öls in der Kammer 37 funktionell der Drehzahl der gemeinsamen Welle 24 und somit auch der Fliehkraft zugeordnet ist, welche auf die gemeinsame Welle 24 einwirkt, wobei das öl in der Kammer 37 die Seite 36 des Kolbens 34 mit einer kompensierenden Kraft beaufschlagt, welche der auf die gemeinsame Welle 24 einwirkenden Fliehkraft entgegenwirkt. Der Druck in der Kammer 37 steigt daher mit steigender Drehzahl der Rotorblätter 11 und damit mit steigender Fliehkraft. Der Druck in der Kammer 37 kann jedoch den Kolben 34 nicht um einen beliebigen Betrag radial nach innen gegen den Mast 12 drücken, da, nachdem der Kolben 34 einen bestimmten Weg zurückgelegt hat, die Ablaßöffnung geöffnet wird und öl aus der Kammer 37 zur Seite 53 des Kolbens 34 strömt. Die Seite 53 des Kolbens 34 wird daher mit einem dem Druck in der Kammer 37 entgegengesetzten Druck beaufschlagt, wobei gleichzeitig Öl, das zur Seite 53 geströmt ist, durch die Zahnradpumpe 47, 48 aufgenommen und über das Rohr 54 an den Tank 40 zurückgefördert wird. Patentansprüche:

1. Drehflügelblatt mit von der Rotordrehachse radial entfernt eingebautem, als Gasturbinenstrahltriebwerk ausgebildetem Antriebssystem, dessen Welle in der Längsrichtung des Blatts liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (24) an ihrem der Blattspitze zugekehrten Ende einen koaxialen Kolben (34) aufweist, der in einem durch ein Druckmittel gespeisten Zylinder (35) gleitet, wie an sich bekannt, wobei ein Druckmitteltank (40) in einem solchen Abstand von der Rotordrehachse im Blatt angeordnet ist, daß in einer Verbindungsleitung (41) zwischen dem Tank und dem Zylinder unter der Einwirkung der Fliehkraft ein Druckanstieg entsteht, der im Zylinder eine Gegenkraft auf den Kolben zum Ausgleich der auf die Welle übertragenen Zentrifugalkräfte erzeugt.

2. Drehflügelblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Kolbens (34) in Richtung auf die Blattwurzel durch eine in der Seitenwand des Zylinders (35) vorgesehene Ablaßöffnung (51) begrenzt ist.

3. Drehflügelblatt nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zylinder (35) eine Druckkammer (37) verbunden ist, in der ein von der Welle (24) angetriebenes Getriebe (44) untergebracht ist, das eine Pumpe (47) zum Zurückfördern des durch die Ablaßöffnung (51) ausgetretenen Druckmittels in den Tank (40) antreibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen